计算机组成原理试卷3.doc

计算机组成原理试题3 一、选择题（共20分，每题1分）1直接、间接、立即三种寻址方式指令的执行速度，由快至慢的排序是_。A直接、立即、间接；B直接、间接、立即；C立即、直接、间接；D立即、间接、直接。2存放欲执行指令的寄存器是_。AMAR；BPC；CMDR；DIR。3在独立请求方式下，若有N个设备，则_。A有一个总线请求信号和一个总线响应信号；B有N个总线请求信号和N个总线响应信号；C有一个总线请求信号和N个总线响应信号；D有N个总线请求信号和一个总线响应信号。4下述说法中_是正确的。A半导体RAM信息可读可写，且断电后仍能保持记忆；B半导体RAM是易失性RAM，而静态RAM中的存储信息是不易失的；C半导体RAM是易失性RAM，而静态RAM只有在电源不掉时，所存信息是不易失的。5DMA访问主存时，向CPU发出请求，获得总线使用权时再进行访存，这种情况称作_。A停止CPU访问主存；B周期挪用；CDMA与CPU交替访问；DDMA。6计算机中表示地址时，采用_ 。A原码；B补码；C反码；D无符号数。7采用变址寻址可扩大寻址范围，且_。A变址寄存器内容由用户确定，在程序执行过程中不可变；B变址寄存器内容由操作系统确定，在程序执行过程中可变；C变址寄存器内容由用户确定，在程序执行过程中可变； D变址寄存器内容由操作系统确定，在程序执行过程不中可变；8由编译程序将多条指令组合成一条指令，这种技术称做_。A超标量技术；B超流水线技术；C超长指令字技术；D超字长。9计算机执行乘法指令时，由于其操作较复杂，需要更多的时间，通常采用_控制方式。A延长机器周期内节拍数的；B异步；C中央与局部控制相结合的；D同步；10微程序放在_中。A存储器控制器；B控制存储器；C主存储器；DCache。11在CPU的寄存器中，_对用户是完全透明的。A程序计数器；B指令寄存器；C状态寄存器；D通用寄存器。12运算器由许多部件组成，其核心部分是_。 A数据总线； B算术逻辑运算单元； C累加寄存器； D多路开关。13DMA接口_。A可以用于主存与主存之间的数据交换；B内有中断机制；C内有中断机制，可以处理异常情况；D内无中断机制14CPU响应中断的时间是_。A中断源提出请求；B取指周期结束；C执行周期结束；D间址周期结束。15直接寻址的无条件转移指令功能是将指令中的地址码送入_。APC；B地址寄存器；C累加器；DALU。16三种集中式总线控制中，_方式对电路故障最敏感。A链式查询；B计数器定时查询；C独立请求；D以上都不对。17一个16K32位的存储器，其地址线和数据线的总和是_。A48；B46；C36；D3218以下叙述中错误的是_。A指令周期的第一个操作是取指令；B为了进行取指令操作，控制器需要得到相应的指令；C取指令操作是控制器自动进行的；D指令第一字节含操作码。19主存和CPU之间增加高速缓冲存储器的目的是_。A解决CPU和主存之间的速度匹配问题；B扩大主存容量；C既扩大主存容量，又提高了存取速度；D扩大辅存容量。20以下叙述_是错误的。A一个更高级的中断请求一定可以中断另一个中断处理程序的执行；BDMA和CPU必须分时使用总线；CDMA的数据传送不需CPU控制；DDMA中有中断机制。二、填空（共20分，每空1分）1设24位长的浮点数，其中阶符1位，阶码5位，数符1位，尾数17位，阶码和尾数均用补码表示，且尾数采用规格化形式，则它能表示最大正数真值是 A ，非零最小正数真值是 B ，绝对值最大的负数真值是 C ，绝对值最小的负数真值是 D （均用十进制表示）。2变址寻址和基址寻址的区别是：在基址寻址中，基址寄存器提供 A ， 指令提供 B ； 而在变址寻址中，变址寄存器提供 C ，指令提供 D 。 3影响流水线性能的因素主要反映在 A 和 B 两个方面。4运算器的技术指标一般用 A 和 B 表示。5 缓存是设在 A 和 B 之间的一种存储器，其速度 C 匹配，其容量与 D 有关。6CPU响应中断时要保护现场，包括对 A 和 B 的保护，前者通过 C 实现，后者可通过 D 实现。三、名词解释(共10分，每题2分)1微程序控制 2存储器带宽 3RISC 4中断隐指令及功能 5机器字长 四、计算题（5分）已知：两浮点数x = 0.1101210，y = 0.1011201 求：x + y五、简答题（共20分）1完整的总线传输周期包括哪几个阶段？简要叙述每个阶段的工作。（4分）2除了采用高速芯片外，从计算机的各个子系统的角度分析，指出6种以上（含6种）提高整机速度的措施。（6分）3某机有五个中断源，按中断响应的优先顺序由高到低为L0,L1,L2,L3,L4，现要求优先顺序改为L3,L2,L4,L0,L1，写出各中断源的屏蔽字。（5分）中断源屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L44某机主存容量为4M16位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备120种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对四种寻址方式。（5分）（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用；（2）该指令直接寻址的最大范围（十进制表示）；（3）一次间址的寻址范围（十进制表示）；（4）相对寻址的位移量（十进制表示）。六、问答题（共15分）1假设CPU在中断周期用堆栈保存程序断点，而且进栈时指针减1，出栈时指针加1。分别写出组合逻辑控制和微程序控制在完成中断返回指令时，取指阶段和执行阶段所需的全部微操作命令及节拍安排。（8分）2画出DMA方式接口电路的基本组成框图，并说明其工作过程（以输入设备为例）。（7分）七、设计题（10分）设CPU有16根地址线，8根数据线，并用作访存控制信号（低电平有效），用作读/写控制信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列存储芯片：1K4位RAM；4K8位RAM；8K8位RAM；2K8位ROM；4K8位ROM；8K8位ROM及74LS138译码器和各种门电路，如图所示。画出CPU与存储器的连接图，要求（1）主存地址空间分配：6000H67FFH为系统程序区；6800H6BFFH为用户程序区。（2）合理选用上述存储芯片，说明各选几片？（3）详细画出存储芯片的片选逻辑图。计算机组成原理试题3的答案一、选择题（共20分，每题1分）1C 2D 3B 4C 5B 6D 7C8C9C10B11B12B13B14C15A16A17B18B19A20A二、填空（共20分，每空1分）1A231(1-217)B233C-231 D231(-21-217)2A基地址B偏移量C偏移量D基地址3A访存冲突B相关问题4A机器字长B运算速度5ACPU B主存C与CPU速度 D缓存中数据的命中率6APC内容 B寄存器内容 C硬件自动（或中断隐指令）D软件编程三、名词解释(共10分，每题2分)1微程序控制答：采用与存储程序类似的方法来解决微操作命令序列的形成，将一条机器指令编写成一个微程序，每一个微程序包含若干条微指令，每一条指令包含一个或多个微操作命令。2存储器带宽答：每秒从存储器进出信息的最大数量，单位可以用字/秒或字节/秒或位/秒来表示。3RISC答：RISC是精简指令系统计算机，通过有限的指令条数简化处理器设计，已达到提高系统执行速度的目的。4中断隐指令及功能答：中断隐指令是在机器指令系统中没有的指令，它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令，其功能包括保护程序断点、寻找中断服务程序的入口地址、关中断等功能。5机器字长答：CPU一次能处理的数据位数，它与CPU中寄存器的位数有关。四、（共5分）计算题 答：x、y在机器中以补码表示为（1分） x补 = 00,10; 00.1101 y补 = 00,01; 00.1011 对阶 （2分） j补 = jx补- jy补 = 00,10 + 11,11 = 00,01即j = 1，表示y的阶码比x的阶码小1，因此将y的尾数向右移1位，阶码相应加1,即 = 00,10; 00.0101这时的阶码与x补的阶码相等，阶差为0，表示对阶完毕。 求和 （2分）即x+y补 = 00,10; 01.0010 右规（1分） 运算结果两符号位不等，表示尾数之和绝对值大于1，需右规，即将尾数之和向右移1位，阶码加1，故得 x+y补 = 00,11; 00.1001则 x+y = 0.1001211五、简答题（共20分）1（4分）答：总线在完成一次传输周期时，可分为四个阶段： 申请分配阶段：由需要使用总线的主模块（或主设备）提出申请，经总线仲裁机构决定下一传输周期的总线使用权授于某一申请者；（1分）寻址阶段：取得了使用权的主模块，通过总线发出本次打算访问的从模块（或从设备）的存储地址或设备地址及有关命令，启动参与本次传输的从模块；（1分）传数阶段：主模块和从模块进行数据交换，数据由源模块发出经数据总线流入目的模块；（1分）结束阶段：主模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线使用权。（1分）2（6分，每写出一种给1分，最多6分）答：针对存储器，采用高速芯片针对存储器，可以采用Cache-主存层次的设计和管理提高整机的速度；针对存储器，可以采用多体并行结构提高整机的速度；针对控制器，可以通过指令流水设计技术提高整机的速度；针对控制器，可以通过超标量设计技术提高整机的速度；针对运算器，可以对运算方法加以改进，如两位乘，或用快速进位链；针对I/O系统，可以运用DMA技术不中断现行程序，提高CPU的效率。3（5分）答：（每写对一个屏蔽字1分）设屏蔽位为“1”时表示对应的中断源被屏蔽，屏蔽字排列如下：中断源屏蔽字0 1 2 3 4L0L1L2L3L4 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 14（5分）答：（1） 一地址指令格式为（1分）OPMAOP操作码字段，共7位，可反映120种操作；M寻址方式特征字段，共2位，可反映4种寻址方式；A形式地址字段，共16 7 2 = 7位 （1分）（2） 直接寻址的最大范围为27 = 128 （1分）（3） 由于存储字长为16位，故一次间址的寻址范围为216 = 65536 （1分）（4） 相对寻址的位移量为 64 + 63 （1分）六、 （共15分）问答题1（8分）答：假设进栈操作是先修改堆栈指针后存数，则出栈操作是先读数后修改堆栈指针。（1）完成中断返回指令组合逻辑控制的微操作命令及节拍安排（4分）取指阶段T0 PCMAR，1RT1 M(MAR) MDR，(PC) + 1PCT2 MDRIR，OP(IR) ID执行阶段T0 SPMAR，1RT1 M(MAR) MDRT2 MDRPC，(SP) + 1SP（2）完成中断返回指令微程序控制的微操作命令及节拍安排（4分）取指阶段T0 PCMAR，1RT1 Ad(CMDR) CMART2 M(MAR) MDR，(PC) + 1PCT3 Ad(CMDR) CMART4 MDRIRT5 OP(IR) 微地址形成部件CMAR执行阶段T0 SPMAR，1RT1 Ad(CMDR) CMART2 M(MAR) MDRT3 Ad(CMDR) CMART4 MDRPC，(SP) + 1SPT5 Ad(CMDR) CMAR2（7分）答：DMA方式接口电路的基本组成框图如下：（3分）以数据输入为例，具体操作如下：（4分） 从设备读入一个字到 DMA 的数据缓冲寄存器 BR 中，表示数据缓冲寄存器“满”（如果I/O 设备是面向字符的，则一次读入一个字节，组装成一个字）； 设备向DMA接口发请求（DREQ）； DMA接口向CPU申请总线控制权（HRQ）； CPU发回HLDA信号，表示允许将总线控制权交给DMA接口； 将DMA主存地址寄存器中的主存地址送地址总线； 通知设备已被授予一个 DMA 周期（DACK），并为交换下一个字做准备； 将DMA数据缓冲寄存器的内容送数据总线； 命令存储器作写操作； 修改主存地址